😢 Проблема: редкоземельные металлы — это группа из 17 элементов, таких как скандий и иттрий. Они содержатся во многих деталях автомобилей и практически в каждом электронном устройстве, включая сотовые телефоны, телевизоры и компьютеры.
Из-за того, что масштабы производства увеличиваются с каждым годом, редкоземельных металлов требуется всё больше. Но их количество на планете ограниченно, добыча ведётся не везде, а её методы вредны для экологии.
😎 Решение: извлекать редкоземельные металлы из отходов сжигания угля.
🤔 Как работает: процесс извлечения сходен с тем, как из зёрен кофе выводят кофеин. Для этого использовали сверхкритические жидкости — вещества в состоянии, при котором отсутствует разница между жидкой и газообразной формой. При этом выбрали обычные и доступные сверхкритические жидкости, такие как диоксид углерода, то есть углекислый газ. Он принимает сверхкритическое состояние при температуре свыше 31,1 °C и давлении больше 7,4 мегапаскаля.
Извлечение состоит из двух этапов. Сначала из летучей золы угля выщелачивают ионы металлов, включая редкоземельные и их примеси. Ионы металлов вступают в реакцию с азотной кислотой и образуют нитраты, которые в свою очередь вступают в реакцию с трибутилфосфатом — эфиром фосфорной кислоты. После этого полученные вещества подвергают многостадийной очистке, чтобы собрать редкоземельные металлы и снизить концентрацию примесей.
Для извлечения не требуются экстремально высокие температуры и сильные кислоты или токсичные растворители. А азотную кислоту и трибутилфосфат можно использовать повторно без потери эффективности, так что их не нужно утилизировать.
🤨 И что? Нет данных о том, сколько летучей золы угля есть во всё мире, но только в США ежегодно образуется более 79 миллионов тонн. Потенциальная ценность редкоземельных металлов в этих отходах составляет более 4 миллиардов долларов в год, то есть почти 340 триллионов рублей. Это делает новый способ получения редкоземельных металлов очень привлекательным. Кроме того, способ экологически безопасен, ведь уголь уже был сожжён.
🧑💻 Кто: исследователи Университета Вашингтона в Сент-Луисе, США.
Источники: techxplore.com и pubs.rsc.org
